автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Диагностирование двигателя внутреннего сгорания динамическим методом с использованием микроЭВМ

; ' ■. КЮСИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИЕИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЩ* И ЭЛЕКТИЙИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукогаои

ЕАШМАНОВА Вера Николаевна -

УДК 621.43.004.53:681.3

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С ' ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОЭВМ

Специальность 05.20.03 -

Эксплуатация, вооогановлениа и ремонт овльокохозяйствэн-ной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой отапаня-кандидата технических наук

НоБооа<Зярок"1990

Рабом вкколяэна в Сябвдгаком научно-иооледовательоком ннотитуто механизация и электрификации свльокого хозяйства.

Научный руководагелъ - доктор технических наук,

профеооор З.Ы.Лившиц

О&зцашшш} ошганеатк -

ДОКТОР 2в2ШЧвОКИХ Наук,

профессор И.П.Тероких

кандидат технических наук, А.К.Гладков

Вэдущэ& предприятие - Сибирокий фалиал Государственно!

Всесоюзного ордана Трудового Кре ного Знамени каучна-Есслэдовате; «¡кого технологического шютитутг ремонта и ексалуатециа мапшнно-тракторного Егарка

Зазагее даооергацаа состоится

1930

на заседания оааиааливнрованного совета Д 0)Ю.03.01 в Сгбв] скои научно-исследовательском кнстЕтуте шханизацда а елакт| факацаи сельского хсшйстев (СкбИМЭ) но едраоу: 6331238 Ноес сибирская область,, нсс.КраоЕообск, СвбШЭ.

Отзыв на евмрзф®ра$с заверенный гербовой печатью, прос направлять в едав ошцоовата.

С даоеертецнэ! догшо азяакоштьоя в ЦЙСХБ СО Росоельхо: академии.

Автореферат разослан

1990 г.

Ученый секретарь специализированного оовета

"Т7 А.К/фров

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Задача снижения потерь при эксплуата-й'^'ащн ю-тракторных агрегатов за счет своевременного и каче-поНПО те) технического обслуживания имеет важное значение в звитии сельскохозяйственного производства. Использование со-ршенных средств диагностики сокращает простои машин по тахни-оким причинам и снижает эксплуатационные издержки на содаржс-е техники.

Значительная доля отказов тракторов и комбайнов и времени их устранение приходится на двигатель, Бс д>шое значение для квидации отмеченного недостатка тлеет внедрение безразборных еративных методов контроля технического состояния двигателя условиях эксплуатации. Используемые методы диагноотики должны' ть оперативны, дешевы, малотрудоемки, о высокой информативно-ью диагностических сигналов. Этим требованиям отвечает динами-окий ыетод диагностировашм машин и механизмов, основанный, на мервнии угловых скоростей и ускорений коленчатого вала в парадных режимах работы двигателей внутреннего огорания разгон-бег. Однако данный метод реализован рядом обособленных спосо-в и, соответственно, комплексом узкоспециализированных прибо-в, что значительно снижает эффективность процесоа диагностиро-:Ния. Настоящее развитие динамического метода требует примене-я комплекса технических оредств на базе микроэвм, но отсутот-.а единой модели диагноотирования ДВС, выраженной в виде алго-:тма совокупно гыо логических и математических операций, сдэр-:вает решение поставленной задачи.

В связи о этим разработка единого алгоритма диапюстирова-л ДВС динамическим методом для использования микроэвм имоэт льтоо научно-практическое значение.

Цель исследований - повышение эффективности диагностирова-:я ДВС динамичеоким методом путем разработки единого алгоритма (влечение диагноотической информации из переходных характерио-[к двигателя разгон-выбег и комплекса техничеоких средотв на 139 микроэвм для его реализации.

Объект исследования - переходные процесоы а двигателе в реме разгон-выбег, процесс диагностирования ДВС динамическим медом.

Научная новизна состоит в том, что после теоретического обоснования необходимости применения ЭВМ для реализации динамического метода диагностики ДВС разработана единая модель оценки технического ооотояшш двигателя по параметрам переход них яроцеосов разгон-выбег, представленная в виде алгоритма последовательностью логических и математических операций. Раз работай пакет программ, реализующий алгоритм на ЭВМ. Установлены взаимосвязи между параметрами переходных процеосов, возн кавдих при свободном разгоне двигателя, и параметрами техшче кого состояния двигателя: расходом топлива и углом начала его подачи.

Практическая значимость. Предложенный алгоритм диагноста рования ДВС динамическим методом, реализованный комплексом те кическкх средотв на базе ЭВМ, позволяет контролировать параме ры технического состояния двигателя: эффективную мощность, мс ность механических потерь, распределение мощности по цилиндре неравномерность работы и герметичность цилиндров, общие и nor линдровыз параметры тошшвоподачи как в стационарных; так и i эксплуатационных условиях, что обеспечивает работу машинно-тракторных агрегатов без потери мощности и преждевременных о J казов.'

Реалиьа-дия результатов исследований. Разработана технолс гая диагностирования ДВС динамичеоким методом на базе млкроЭ! "Электроника БК-0010", прошедшая производственную проверку i Искатимском ремонтно-техническом предприятии Новосибирского областного агропроыа, на Колыванском ремонтно-техническом цре приятии Новосибирской области, в совхозе "Красноярский" Новое бирской области.

Результаты исследований внедрены на заводе "Точэлектрощ бор" (г.Киев) е автоматизированном машинотестере КИ-13950-ГОСШТИ.

Апробация. Основные положения диссертационной работы д< локены и одобрены на конференции профессорско-преподавательс* го коллектива, аспирантов и соискателей Алтайского СХИ (г.Ба; паул, 1987 г.); на Всесоюзной конференции "Измерительная и bi числительная техника в управлении производственными процесса! в АПК" (г.Ленинград, 1983 г.); на Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Диагностика автомобилей" (г.Улан-Удэ, 1939 г.); на Всесоюзной научно-практической конференции "Mexi

зация и автоматизация технологических процессов в агропро-1Ш9НН0М комплексе" (г.Новосибирск, 1939 г.); на конференции ИПТИМЭСХ (г.Зериоград, 1987 г.); на научно-техническом семи-|ре "Проблемы электронизации тракторов и сельскохозяйственных игин" (г.Одесоа, 1989 г.).

Публикация. Материалы, отражающие основное содержание [ссертации, опубликованы в II работах общим объемом 6,24 ценного листа.

Новизна технических решений подтверждается двумя полови-1льншаи решениями ЕНИИГПЭ по заявкам на предполагаемые изо-' ютения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 1ти глав, общих выводов н приложений. Она содержит 201 страшу машинописного текста, 16 таблиц, 53 рисунка и 6 приложе-1й. Список литературы включает 124 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан анализ развития динамичеокого метода эк перспективного в оценке технического состояния ДВС, оха-актеризован уровень развития и эффективность его применения, аскрыто основное противоречие развития динамичеокого метода, азрешение которого возможно в случае использования качествен-1 нового технического средотва - микроЭШ.

Одной из ггччин неудовлетворительной работы ДВС является тсутотвие хорошо организованной службы контроля и регулировок, участвующие оредства контроля регулируемых параметров техни-еокого состояния ДВС но удовлетворяют требованиям, предъявляв мым к эксплуатационному контролю системой технического оболу-ивания о позиций трудоемкости, сложности, стоимости: и в це-ом эффективности. Необходимы методы контроля параметров тех-ического состояния ДВС, которые обеспечили бы возможность на воей основе использовать вычислительную технику, позволящую сущеотвлять контрольно-диагностические операции и оперативно ассчитывать по результатам контроля ороки обслуживания.

Таким методом является беотормозной динамический метод онтроля параметров ДВС на гореходных рэаямах двигателя разгон-нбег.

В СССР и за рубежом ведутся исследования п разработки методов и технических средств определения ¡эксплуатационных характеристик ДВС по переходным процессам.

Патентные исследования, анализ научно-технической к кон* юктурно-экономнческой информации, исследования технического уровня а тенденций развития способов и устройств для измерена параметров ДВС позволили выявить, что ведущими организациями в области разработка методов и средств контроля параметров те ничеокого состояния ДВС по переходным характеристикам являйте СкбйМЭ, Г0СШГ1И, лсхи.

.¡лэдованаямя в области динамического метода занимались З.А.Змановский, Вак.А.Змановский, В.М.Лившиц, А.Т.Клейн, Д.М.Воронин, Л.В.Дролов, И.П.Добролюбов, А.А.Моносзон, С.В.Са мойлов, Ю.Г.Радченко, В.Ф.Синий, В.И.Кочергин, К.Ю.Скябневски А.В.Колчин, В.А.Чочот и др. Выполнены работы по тооретическом и экспериментальному обоснованию динамического метода, а такз по разработке способов и технических средств да: их рзалкзащз в.ооставэ рациональных технологий контроля энаргетичоских и топливных показателей.

Развитие динамического метода привело к появлении ряда способов оценки технического состояния ДВС. На каждый диагностический способ разработан удовлетворяющий его технические требования электронный прибор.-В отличив от средств диагности кл с применением тормозных отондсв динамический метод должен был сократить трудоемкость диагноза, снизить расход топлива и материальных средств. Однако многообразие контрольных приборов, соответственно калибровочных и регулировочных операций а такке инструкций для принятия решения по результатам контро ля и т.д. значительно затрудняет процесс определения техшчоо кого состояния двигателя.

Обострившееся противоречие мевду развитием црограссивног мосода диагностики ДВС с одной стороны и снижением эффективности его применения - с другой, поставило задачу нового качо ствоиного подхода к реализации динамического метода, Появилсс предположение, что развитие микропроцессорной техники, появлэ кпо ряда микроЭШ сравнительно небольшой стоимости, обладакда необходимыми для реализации динамического метода характеристиками:

способностью накапливать и хранить большие объемы пи— ормац'ти;

- быстродействием получения исходной информации и обработки ее согласно залогашшм в алгоритмах математическим мо-[олш.;;

- точностью и надежностью расчетных операций;

- оперативностью обмола информацией о периферийными уст-юйствами (датчикам); "

- наглядностью представления результатов контроля;

- возможностью баз аппаратурных изменений трансформиро-шть алгоритм диагностирования, - способно разрешать противоречие динамического метода.

Развитие динамического метода видвлнуло требование приме' гения микроэвм о целью повышения эффективности процеоса диаг-юстпрования ДБС.

При анализе путей повышения эффективности диагноотирова-шя ДВС дик ическим методом исходили из экономического критерия эффективности.

Издержки на проведение техгачеокого обслуживания объекта 1редотавлены в виде:'

П.К г 0П . ГЛ^О

:„гЕ[(&п+сМ^)]Рп <пкв*с)Р+(пк8>+А)Р ,

где С - издержки превонтивного обслуживания; ц - ресурс \ -го элемента; А - издержки отказа элемента; 7д - шриодич-г оть диагностирования; С/ - уделыше затраты, связанные о не-цоиспользованирм ресурса; В - издержки контрольных операций эдного диагноза; Пк -^количество диагноотичеоких процеосов 50 проведения ТО; Рп - вероятность раннего обслуживания;

2 - вероятность обслуживания объекта в установленный срок;

Р - вероятность позднего обслуживания.

Затраты, овязаннне с диагностированием объекта, примут вид: п

У п=,1 ПК. к

Издержки, связанные с проведением контрольных операций, зависят от их. трудоемкости и стоимости.диагностических средств:

где ßcpi - стоимость i -го технического средства; /77 - чис ло технических средств, необходимых для проведения диагноотш объекта; - трудоемкость диагностических операций с поме

щъю I -го средства; д - отоимооть единицы трудоемкости, зг висящая от затрат на простой объекта, заработную плату обслз хивалцего персонала, на вспомогательные операции и т,д.

Величины $ УР, Р зависят от достоверности диагностических операций, т.е. от погрешности применяемых диагностических методов и средств % „

Таким образом, критерием эффективности диагностического процео з выступают издержки на проведение одного диагноза:

» - f(&KTcmin где Октс ~ стоимость комплекса технических оредств для конч роля технического состояния объекта; Т - трудоемкость диагностирования. ■

Автором доказано, что

ЭВМ СП

СП Sn 1

где Qgn - затраты на диагностирование ДВС динамическим^ме-тодо.м о использованием специализированных приборов; С$п затраты, связанные с диагностированием ДВС динамическим методом с помощью шкроЭВМ.

Снижение издержек при использовании микроЭШ достигаете; за счет ликвидации повторяеноотп операций цри получении и обработке исходного сигнала, быстродействия технических средот! автоматизации определения диагностических параметров и принятия решения о техническом состоянии двигателя, уменьшения отс кмссти комплекса технических средств, снижения погрешности диагноза.

Однако обособленность, недостаточная алгоритмизация, отсутствие математических моделей способов, отражающих динамический метод, затрудняют применение ыикроЭШ. Необходима единая модель диагностического процесса, выраженная в вида алгоритма последовательностью логических и математических опера; ц Уровень -развития и опыт применения динамического метода диагностики ДВС позволяют сделать предположение о возможное^ разработки единого алгоритма извлечения диагностической инфс^ мации из переходных характеристик двигателя, что позволит использовать микроЭШ в процессе определения качества работы

зигатоля и повысить эффективность диагностического щюцзссп.

В соответствии о поставленной целью исследования н состо-ыом изучаемого вопроса необходимо решить следующие задача: ¡следовать процосо диагностирования ДБО по характеристика »реходного процесса, исследовать переходные процессы в двяга-)ле, разработать единую модель определения технического соо-зяния ДБС динамически!.! методом, провести экспериментальные заведования по определению параметров модели, разработать зхнологию диагностирования на основе динамического метода о эпользованием ЭВМ, провести производственную проверку техно-эгии и дать ее технико-экономическую оценку

Во второй главе проведены теоретические исследования про-эсоа контроля параметров технического состояния ДВО по харак-зристпкам переходного процесса разгон-выбег и предложен общий зд модели диагностирования ДВС динамическим методом. Показа-э, что динамическая скоростная_характеристика является харак-эристикой переходного процесса двигателя. Установлено, что ятегральныэ оценки и коэффициенты переходной характеристики вляются показателями качества работы ДВС.

Требования применения ЭВМ в диагностическом процеосе поваляют логически представить общую модель диагностирования в зде совокупности множеств:

у а=(ХХРА0), «)

где X - информационное множество исходных сигналов, шо~ дающих о объекта диагностирования; У - информационное мпо-ество результа'чвной информации, по которой делается заключена о состоянии объекта; р - множество математических и логи-эских зависимостей, овяэыванцнх множество X и У^ Я - мно-ество логических процедур, позволяющих по множеству У полу-ить мнокество О -информационное множество отображения ре-ультатов диагноза.

Исследования способов контроля параметров технического остояния ДВС по характеристикам переходного процесса позво-или выделить основные:

I. Оценка мощности двигателя по усредненным динамическим коростным характеристикам (ДСХ) разгона /(п) и вкбэ.га ^ где /7 - частота вращения колончатого вала;

<5 - ускорение коленчатого вала соответственно на разгоне, ыбеге.

?.. Оценка общих параметров технического состояния ДВС: подачи топлива (j , угла начала подачи У по диагностическим таблицам, отражающим зависимость <S — f(tï).

3. Оценка распределения мощности по цилиндрам и неравно-, мерности работы цилиндров по коэффициенту неравномерное^ _ Кнер i в режиме выбег-разгон в области/7KHep=f(ô/r,,è„)

? ~ Усредненные значения ускорений соответствен-

но выбега и разгона по цилиндру m „

4. Сценка герметичности камер сгорания Нт по значению усредненного ускорения <Sm в режиме выбег в области П = 350 об/ ин.

Анализ диагностического процесса ДВС динамическим методом позволил представить модель (I) в виде структурной схемы (рис. I) и показал, что:

Î. Множество X представляет совокупность мгновенных значений -[âh^tj полученных за время выполнения режима выбег-разгон. 1

2. Множество F включает функциональные зависимости:

Ne-m\ Ne^fam\ Ит= ftëi), (*)

где /Уе,Л4/т7 эффективная мощность соответственно общая и отдельного цилиндра. Отсутствуют математические модели определения подачи и угла начала подачи топлива как общих, так и по отдельным цилицдрам.

3. Отображение результатов диагноза представляет выцод значений ускорений либо в цифровом виде для фиксированного *

значения частоты вращения П. коленчатого вала, либо в виде графика, отражающего зависимость S-r(^). Настоящая приборная реализация динамического метода не предусматривает вычисление параметров технического состояния двигателя по определяющим их функциональным зависимостям (2). Сценка состояния двигателя осуществляется ыастером-диагностом по таблицам, номограммам, инструкциям.

Между параметрами работы двигателя в установившемся режиме существуют функциональные зависимости, определяемые" теорией рабочих процессов. Обобщенная формула этих зависимостей имеет вид:

• Л/е=ЛхлХ2,...,ХД (3)

Рио.1. Структурная схема модели диагностирования ДВС динамическим методом

где Хк - К -И параметр технического соотояния ДВС;.

[- эффективная мощность двигателя.

Единственнш и исчерпывающим признаком переходного процесса является изменение во времени Ь параметров» входящих в функциональную зависимость (3). Применительно к неустановившимся режимам зависимость (3) получает вид:

.Так как в режиме разгон-выбег кавдому мгновенному значению Ь соответствует определенное значение скорости вращения коленчатого вала П. , то в данном режиме переходной характеристикой можно считать завиоимооть

Л^-АХ/Л,...

Динамический метод основан на анализе переходного процесса в двигателе при мгновенном увеличении подачи топливе.

Суть его в оледующем:

¡\/е = С 6 , где о - угловое ускорение коленчатого вала;

С - постоянный коэффициент для двигателей одной марки, зависящий от момента инерции и частоты вращения, при которой оценивается мощность.

Следовательно, .

6 — 1\ Уч Ха '' • ) Хк , ы).

Последователи динамического метода подтвердили зависимость ускорения коленчатого вала в режиме разгон-выбег от обобщг шых параметров технического состояния ДВС:

= (4)

с, <5'=Ль>м.> <5>

где (3 - уокороние коленчатого вала на разгоне двигателя;

(5 - ускоренно коленчатого вала на выбэге двигателя.

Двигатель внутреннего огорания в определенный момент времени ¿ имеет одну и только одну характеристику (4) или (5), соответствующую определенному его техническому состояли Другое техническое состояние описывается другой, но также единственной для данного состояния, характеристикой. Следова твлъио, динамические скоростные характеристики (4) и (5) мол но оценивать как переходные характеристики ЛВС, а сценки качества динамической скоростной характеристики (ДОХ) являются оценками качества работы ДВС.

К показателям качеотва любого импульсного переходного процесса можно отнести:

1. Вид характеристики переходного процесса.

2. Расположение нулей и полюооз.

3. Интеграле»шга оценки.

4. Частотные оценки.

Анализ скоростных динамических характеристик ДБС позволил выделить в качество диагностических показателей штегра льные оценки: ордитту Ец и абсциссу На центра тяжести . характеристики <5=/(Л) ; коэффициенты аотнома(^(п)=П

в рэниме двигателя разгон. . Интегральные оценки для ДОХ примут вид: Пд

£,=0,5/ 6г(«)с(п/в(п) - {(в, Ц), <*>

Пи

Nu = JnS(n)cÁn/S(n) = f(G,4>), (7)

n„ rts'

$n=j£(n)c(a,

- экспериментально обоснованные предела интегрирования.

Соответственно коэффициенты полинома:

Qi=f(G,4>). (8)

ая зависимости (6), (7) или (8), возмогла количаотвэнная ешш параметров Q , tf .

В силу сложности протекания рабочих процессов з ДОС в со-вном все зависимости параметров динамических процессов полупи экспериментальна путем -о использованием методов актко-го мпогофакторного эксперимента и регрессионного акалзза.,

Регрессношгая модель позволяет адекватно списать какзвэ-ную в общем случае олонгую целевую функции лимоном Xz5-.. 5 Х-7 ) в пределах допустимой погрешко-п аппроксимации S •

При использовании ЭВМ кал диагностического срздсгва рог-ссионнуга математическую модель можно строить автоматпзиро-гаго кеагсгсрэдотваино в процессе диагностики без ущерба для еративности процесса согласно разработанному алгоритму.

В третьей глада изложена мог ">дпка экспериментальных лс-едоганиЯ, в процессе которых предстояло решить следующие за-чи: исследовать влияние обобщенных параметров технического стояния ДЗС (G JP) на оценки качества переходного процесса режиме свободного разгона двигдтоля, наПгя наллучиив рзгрес-ошше заваекмоoia£=f(íl\ f1¿ц~f(G,Ч)^Ец =■ f(G¡ ü{ ~ f(Gs к для общей, тал и цилиндровой характеристик разгона, устзнс-ть наиболее значимые диагностические показатели, оценить по-еиность определения параметров технического состояния ДВС.

В качестве варьируемых факторов з многофакторном экоперн-нтв были использованы величины: подача топлива» угол начала дачи топлива. Факторы изменялись на трех уровнях. ?'атр;тца' анированкя эксперимента содержала 18 опытов.

Экспериментальная установка вклвчала в себя оледуклую ап~ ратуру:

I. Устройство ЩД-Ц для фиксации значений ускорений па

воех режимах работы двигателя.

2. Стенд для регулировки топливной аппаратура (КИ-921М

3. ТарвровочныЗ прибор "Курган".

4» Комплекс технических средств для запиои я обработки переходных процвосов:

- микроЭВМ ЕК-0010;

- телевизор марки "Шость" для отображения результатов диагноза;

- магнитофон марки "Вега" для хранения пакета программ

- согласующее устройство для получения и ввода в памят] ЭВМ сигналов о датчиков.

5. Датчик угловых меток зубьев венца маховика двигател!

6. Датчик начала цикла.

7„ Датчик верхней мертвой точки,

8. Двигатель внутреннего сгорания А-41.

Дет снятия и обработки динамических скоростных характе! отик разработан пакет программ на языках Ассемблера, Бейсш Фортран.

В четвертой главе приводятся результаты зксперименталЕ них исследований. Они подтвердили наличие тесной связи межда Показателям качества переходных процессов и обобщенными пара метрами технического состояния ДВС.

Проверка полученных регрессионных математических моделе на адекватность по коэффициенту детерминации, критерию Фишер -Стьодента показала, что зависимость <5 аг(Ю можно описа как линейным полиномом £-#0 , так и полиномом второг

порядка ¿р=а0->-а1п *-а&пг.

Результаты статической обработки указали на слабую кор ляционную связь между коэффициентом при квадратичном члене п линома 0.& , углом начала подачи и расходом топлива. Поэтому й£ исключен из списка диагностических признаков.

Статистический анализ с целью выявления тесноты и вида овяэи оценокЫц, Ец,й0, о параметрами 0 , ^ позволил выделить лучшие регрессионные математические модели для общего состояния двигателя: &

(¿?0= 168,42 - 0,1575 ^ + 0,109-0 ; (9)

1&1* -0,1099 + 1,403 . 10"ЗУ*;

УЕц = -137,098 + 8,62-^ + 0,867С - 0,134V*; (10) ¿/У«= 1276,64 + 0,028'У2; поцилнндрового соотояния: /¿?0= 40,25 - 0,034Уа+ 2,72 • ИГ?*?*} (И)

С О-0,0246 + 2,751 •

/5,= -47,408 + 2,81-^ + 0,272-С - 0,047 ^ ; ¿Л/«= 1277,32 + 0,025-{/^

Однако чувствительность диагностических параметров к из- . знию контролируемых отдает предпочтение коэффициентам поэма О0 , . При изменении угла начала подачи от нормаль -з в сторону позднего на 10$ коэффициент <30 изменяется на 5/5 для общей, на 6-17$ - для цилиндровой ДЗХ, а ордината гра тяжести - соответственно на 3-9 и 1-1$. Изменение I начала подачи в раннюю сторону на 10$ влечет изменение Оа '.5-34% для общей ДОХ и на 17-41$ - для цилиндровой. Абс-:а центра тяяести Ыц слабо реагирует (0,2-0,6$) на измене-угла начала подачи (10$) в сравнении с коэффициентом Оц ■56$). Степень чувствительности свободного члена О0 (12-| на изменение подачи топлива на 10$ выше, чем интегральной ии Ец (8-9$).

Решение системы уравнений (9) и (II) дает качественную и !чеотвенную оценку параметров </ , £ как для общего, так ¡цилиндрового состояния двигателя.

Анализ моделей показал отсутствие влияния подачи топлива :оэффициепт С1{ и высокую значимость для угла начала чи топлива (рис.2). Коэффициент при линейном члене полино-

равен нулю в области нормального соотояния двигателя араметру .

Свободный член Од имеет прямую зависимость от параметра (рио.З) и обратную от параметра У (рио. 4). На основании экспериментальных и теоретических иоследо-й разработан алгоритм диагностирования ДВС динамическим дом, который обеспечивает регистрацию и запись исходных злов изменения скорости вращения коленчатого вала в память эЭВМ, построение общей и поцилиндровой динамических харак-зтик, определение негерметичности и неравномерности работы здров (по ранее разработанным моделям), расчет коэффициен-юлинома £Р={(п) (общей и поцилиндровых характеристик),

Рио.2. Влияние угла начала подачи топлива на коэффициен

(- общзе оостояние, --- состояние отдел!

ного цилиццра)

определение расхода.и угла начала подачи топлива по коэффици ентам полинома, сравнение полученных параметров о эталонными значениями. Алгоритм предусматривает расширение по море разр бои® новых катодов и алгоритмов диагностирования. Алгоритм реализован пакетом прикладных программ на языках Бейсик, Ассемблера <,

Результаты проварки погрешности вычисления параметров технического соотояния двигателя показали, что погрешность измерения угла начала подачи и расхода топлива не превшает 5%. Средняя погрешность составляет для общих параметров: У7 -2,8$; С - 2,7$; для псцилиндровых показателей - соответственно 2 и '¿,2%,

В пятой главе отражены пути практической реализации результатов исследования. Разработаны технология диагностирова-

а*

ем

№

#0 у

Ю / /

м __ ___ _ ,,,. __

О — —-- --- -.--

70 Ж. ■ГСО ж

-м

Рис.3. Влияние подачи топлива на свободный член 00. (- общее состояние; --- состояние отдельного цилиндра). Угол начала подачи: I - поздний, 2 - нормальный, 3 - ранний

п ДВС динамическим методом и диагностический комплекс тех-тесшзх средств для ее реализации яа базе ыияроЭВД Ш-0010 ис.5). Работоспособность комплекса подтверждается резуль-тами производственных проверок.

В качестве базы сравнения выбраны способы контроля тех-ческого состояния ДВС на базе динамического метода, а при цилиндровых оценках - отенд КИ-92Ш.

Экономический эффект достигается за счет снижения затрат диагностические средства, снижения трудоемкости диагнооти-вания и составляет 63 р. на один трактор в год.

100

50

о

\2 N

\ \

5 • •— .__ \х

"ч. >

15 ВО ¿5 30 55 у?град.

Рио.4.Влияние угла начала подачи на свободный член С?0.I—

общее состояние, --- соотояние отдельного цилиндра).Но

дача топлива; I - занижена; 2 - нормальная; 3 - завышена

Ш--

1,

I?" .

ш

I

V '

а......

¡Г !•

_________ >■»"-

■■ ¡г*:! -V

........

..... .„„«и*

...........Е

Рис.5.Диагностический комплеко на базе передвижной установш

№-13905 ' 18

Автоматизация диагностического процесса илечот улучио-1е уолопя.1 труда масторов-дпагностов, стимулирует их потребить в постоянном повшюнии квалификации.

Примепогше оперативных методов диагностики ка базе оовер-инцх технических средотв даст механизатору уверенность в |рмальном техническом оостоятши его машинно-тракторного агре-:та, что в конечном счете повышает производительность труда.

Использование ЭВМ в диагностике позволит автоматизировать юр информации о динамике технического состояния машннно-¡акторного парка, что повысит эффективность в целом.системы хгшческого обслуживания.

обще вывод; и рекомендации '

1. Установлено, что перспективный бестормозной данамичэо-й метод, основанный на бззразборной диагностика ДВС по пара-трам переходных процессов в двигателе, целесообразно реали-вать комплексом технических'средств на базе микроэвм.

2. Рассматривая минимальные издернки на проведение одного агноза как критерий эффективности применения динамического тода, доказали, что использование микроЭВМ в процессе диаг-отировашш ДВС дипамическим методом позволять повисши аго фзктивность за счет ликвидации повторяемости операций при лучении и обработке исходного сигнала об изменении скорости атония коленчатого вала в переходном режиме разгон-выбег; отродействия.технических средств; автоматизации процзсса ределеняя диагностических парагютров и принятия рзизния о хническом состоянии двигателя; понижения стоимости дгагкос-чоского комплекоа; онижзнпя погреонооти диагкостического оцесса. ,

3. Учитывая требования применения ЭЕЛ как средства роалп-ции динамического метода, предложили общую логическую модель агностирования, представляющую оовокупнооть множества? йодных сигналов, поступающих с двигателя? математических а лото ских зависимостей контролируемых параметров от диагноотп-ских признакоз, логических процедур для принятия решения о пшческом оостоянии двигателя.

4. Выявлено, что при наличии способа качеотвашоЗ оценки

подачи и угла начала подачи топлива отсутствует математическая модель, количественно описывающая их связь о характеристиками переходного процесса <5 = f(fl)-

5. Показано, что усредненная динамическая скоростная ха рактеристика является переходной характеристикой двигателя

в режиме разгон-выбег, поэтому диагностическими параметрами выбраны оценки качества переходного процеоса: абсцисса, орди ната центра тяжести характеристики и коэффициенты,

определяющие ее вид.

6. Доказано, что для целей контроля расхода $i угла нача ла подачи топлива динамическую скоростную характеристику необходимо аппроксимировать линейным полиномом в области частоты коленчатого вала П — 0,6 -г 4,0 Лион.

7. Доказано, что коэффициенты полинома, отражающего фуй циональную связь ускорения со скоростью вращения коленчатого вала, дают'наиболее качественную оценку параметров топливопо дачи двигателя в сравнение о абсциссой и ординатой центра тя жести динамической скоростной характеристики. Полученные per рессионные зависимости Qo-'fC^P, — fCtf2) являются математическими моделями количественной оценки расхода и угл начала подачи топлива.

При изменении угла начала подачи - от нормального состоя ния в позднюю сторону на 10% коэффициент Qj при линейном члене полинома изменяется в среднем на 11$, свободный член Q0 - на 27%. Коэффициент не зависит от подачи топлива, а чувствительность йц на изменение подачи на 10% составляет 12-16%,

8. Разработанный алгоритм диагностирования реализует ка существующие способы динамического метода (оценка эффективной мощности, мощности механических потерь, распределения мощности по цилиндрам, коэффициента неравномерности, поцилин-дровой негерметичности), так и вновь предлагаемые и обеспечивает оценку угла начала подачи и расхода топлива о погрешностью не более 5%. Погрешность построения динамических скоро-отных характеристик составляет 2,5%.

9. Технологию диагностирования ДВС динамическим методом на базе микроЭВМ "Электроника ЕК-0010", прошедшую производственную проверку в базовом : ззяйотве СО ВАСХНИЛ и на двух ре-

знтно-технических предприятиях, и автоматизированный машико-зстер М-13950-ГС1СНИТИ, реализующий результаты настоящих ис-ледований, рекомендуется использовать как в передвижных (в оловиях эксплуатации), тан и на отационарных диагностических унктах.

10. Расчетный экономически:! эффект от использования мяя-оЭШ в диагностике ДВО динамическим методом и предаоженн х пособов составляет 63 р. на один трактор в год. Получен оя т снижения трудоемкости контроля и стоимости диагностических рэдств. Применение ЭВМ в диагностическом процессе способст-ует повшонио эффективности системы технического обслуживали за счет автоматизации сбора данных о техническом состояли машинно-тракторного парка.

Основные материалы опубликованы в следу тих работах?

1. Ваимакова В.Н. Методика экспериментальных последовали влияния технического состояния отдельных цилиндров на па-аметры переходных процессов ДО//Науч.-техн.бат./ВАСХНЙЛ.Сиб. 'тд-ние. - 1989. - Вш.З: Совершенствование методов управления ехнологическим процессом технической эксплуатации ГШ. -.23-27.

2. Добролюбов II.П., Лившиц В.М., Башакова В.Н. и др. [обильная система динамического диагностирования мааик "Уско-юние" на базе персональной микроЭВМ//Совершенотвованиэ мзто-;ов эксплуатации сельскохозяйственной техники: Сб.науч.тр./ 1АСХНШ1. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1987. - С.71-79.

3. Обоснование, режимов эксплуатационного контроля и оп-имизация их параметров в системе технического обслуживания ¡ельскохозяйственной техники: Метод.рекомендации/Сиб. науч,-гсслед. ин-т механизации и электрификация сел.хоз-ва? Подгот. ¡.Н.Еатмакова, В.И Л'оличенко, В.М.Лившиц и др. - Новосибирск, 1985. - 79 с.

4. Еашманова В.Н. Технико-экономические предпосылки раз->аботки системы диагностирования ДВС динамическим методом на !азе микроЭВМ//Науч.-техн.бюл./ВАСХНШГ. Сиб.отд-ние. - 1988,-Зып.З: Управление технологическими процессами при эксплуатации шшнно-тракторного парка. - С.30-34.

5. Автоматизированное оперативное управление технолога-

вескими процессами диагностирования и режимами работы МТА: Метод.рекомендации/Сиб. науч.-исслед. ин-т механизации и электрификации сел.хоз-ва: Подгот. И.П.Добролюбов, В.М.Лившиц, В.Н. Башмакова и др. - Новосибирск, 1989. ^ 206 о.

6. Башмакова В.Н., Голиченко В.И. Допускаемые значения параметров технического состояния машин//Механизация и электрификация сел.хоз-ва. - 1987. - № 6. - С.43-45.

7. Башмакова В.Н., Болдырева Т.И. Клаооификация методов диагностирования сельскохозяйственной техники//Йнженерно-тахничеокоа обеспечение сельского хозяйства Сибири: Сб.науч. тр./ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1985. - С.58-64.

8. Добролюбов И.П., Бобрышев Г.П., Шелудько Е.И., Башмакова В.Н. Автоматизированная оиатема диагностирования тракторов и автомобилей на базе микроЭВМ "Электроника-60"//Науч.-тахн. бюл./ВАСХНШЕ. Сиб. отд-ние. - 1988. - Вып.З: Управлешч технологическими процессами при эксплуатации машинно-тракторного парка. - С.7-13.

■ 9. Компьютеризация процессов управления техническим обо-луживанием/В.Н.Башмакова, В.И.Голиченко/Дехника в сельоком хозяйстве. - 1989. -JS5. - С.23-24.

10. Башмакова В.Н. Контроль технического оостояния машин и задачи совершенствования системы технического обслуживания, Науч.-техн.бш./ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - 1986. - Вып. 16: Перспективные направления механизации и электрификации сельскохозяйственного производства в условиях интенсификации. -С.38-39.

11. Добролюбов И.П., Башмакова В.Н. Погрешности поверки цифровых измерителей углового ускорения//Науч.-техн. бюл./ НА.СХНИЛ. Сиб. отд-ние. - IS86. - Вып. 23: Методы, алгоритмы, срэдотва диагностирования и обеспечения работоспособности сельскохозяйственной техники. - С.26-31.

12. A.c. 1564497 СССР, МКИ G 0Ш5/00. Устройство для определения зависимости мощности двигателя внутреннего сгорания от чаототы вращения.

13. Способ определения мощнооти двигателя внутреннего сгорания. - Положит, решение по заявке Jfc 4438363 /10/ 066725

от 28.04.88.